Strona główna Bezpieczne miasto Przyszłość inteligentnego domu będą kształtować ujednolicone protokoły komunikacyjne

Przyszłość inteligentnego domu będą kształtować ujednolicone protokoły komunikacyjne

UDOSTĘPNIJ

a&s International


Podczas tegorocznych targów elektroniki użytkowej CES w Las Vegas wielu dostawców prezentowało nowe systemy, urządzenia i technologie z obszaru smart home. Przedstawioną tam ofertę zdominowały rozwiązania związane ze stylem życia i bezpieczeństwem.

Pomimo rosnącego zainteresowania konsumentów rynek smart home rozwija się wolniej, niż się spodziewano. Zdaniem wielu obserwatorów winę za ten stan ponosi nadmiar konkurujących standardów komunikacji bezprzewodowej dla inteligentnego domu i brak interoperacyjności – zdolności do wymiany informacji między urządzeniami różnych producentów. Analizując sytuację w regionach, liderem na rynku smart home pod względem wzrostu sprzedaży i wykorzystania są Stany Zjednoczone. Badania przeprowadzone przez Parks Associates pokazują, że 26 proc. tutejszych gospodarstw domowych z dostępem szerokopasmowym posiada urządzenia dla inteligentnego domu (w porównaniu do zaledwie 16 proc. w Wielkiej Brytanii).

Bez względu na wyzwania globalny rynek smart home będzie się szybko rozwijał. Jak wynika z szacunków MarketsandMarkets, osiągnie on do 2024 r. wartość 151,4 mld dol. (w porównaniu z 76,6 mld dol. w 2018 r.). Wzrost przypisuje się wielu czynnikom, w tym ogromnej bazie użytkowników Internetu, zwiększonemu wykorzystaniu inteligentnych urządzeń, rosnącemu znaczeniu monitorowania stanu urządzeń domowych oraz potrzebie większych oszczędności energii.

Konkurujące standardy komunikacji bezprzewodowej i wysokie ceny hamują rozwój rynku smart home
Bez wątpienia inteligentne domy są coraz popularniejsze, jednak ze względu na konkurencyjność standardów, powodującą zamęt wśród użytkowników, ich wdrażanie rośnie wolniej.
Popularnych standardów stosowanych w smart home jest wiele. Są to zarówno technologie skierowane na rynek urządzeń inteligentnego domu (np. Zigbee i Z-Wave), jak i uniwersalne (Wi-Fi i Bluetooth). Ponieważ każdy ze standardów ma zalety i wady, to przy tak wielu opcjach wyboru konsumenci nie wiedzą, jakimi kryteriami powinni się kierować przy wyborze.

Można się spierać, który ze standardów smart home jest najlepszy. Niektórzy twierdzą, że ten o największej liczbie certyfikowanych urządzeń. Na stronie internetowej Zigbee Aliance, Stowarzyszenia certyfikującego na zgodność z tym standardem, przedstawiono ponad 2000 produktów z certyfikatem tego standardu. Z kolei portal Z-Wave Aliance, zarządzający standardem Z-Wave informuje, że ??na całym świecie dostępnych jest ponad 2400 produktów współpracujących ze sobą (zgodnych z Z-Wave). Klient może też zdecydować się na ten standard, który jest zaimplementowany w wybranej przez niego centrali sterującej (np. Echo Plus firmy Amazon ma teraz wbudowany standard Zigbee). Brane są pod uwagę również inne czynniki: częstotliwość, na jakiej działa dana technologia, zużycie energii czy zasięg.

Brak wyedukowania sprawia, że konsumenci nie do końca wiedzą, jak działają różne standardy, który z nich najlepiej odpowiada ich potrzebom oraz na czym polegają różnice między nimi. W idealnej sytuacji rynek powinien zmierzać w kierunku uniwersalnych, interoperacyjnych standardów, lecz osiągnięcie konsensusu wydaje się odległe. Nawet jeśli dostawcy rozwiązań smart home zgadzają się co do tego, że uniwersalny standard bardzo by się przydał, to jego wybór zostanie poprzedzony ostrą rywalizacją.
Ponadto urządzenia smart home są nadal dość drogie, co jeszcze bardziej ogranicza ich wykorzystanie. W przeciwieństwie do elektronicznego sprzętu powszechnego użycia projekt inteligentnego domu wymaga czegoś więcej niż tylko wybrania inteligentnej centrali sterującej (smart hub) i inteligentnych żarówek. Wiąże się z inwestycją, na którą większość konsumentów albo nie może sobie pozwolić, albo nie dostrzega związanych z nią korzyści. Jednocześnie rynek smart home wciąż jest młody, więc ceny urządzeń powinny spadać w miarę dojrzewania branży i rozwoju technologii, czyniąc nowe rozwiązania bardziej dostępnymi.

Zdaniem Mitchella Kleina, dyrektora wykonawczego Z-Wave Alliance, na rozwój branży inteligentnego domu pozytywny wpływ może mieć rynek ubezpieczeń (podobnie jak kiedyś na branżę ochrony). Choć obecnie firmy ubezpieczeniowe nie oferują zniżek właścicielom domów za wykorzystanie np. czujników zalania czy dymu, M. Klein uważa, że w przyszłości polityka ubezpieczeniowa przyczyni się do wzrostu sprzedaży rozwiązań smart home.

Wśród pozostałych barier hamujących wzrost rynku inteligentnego domu należy wskazać: koszt urządzeń, niską świadomość konsumenta, brak zainteresowania klientów niedostrzegających korzyści, długi cykl wymiany, brak zaufania do technologii, obawy związane z cyberbezpieczeństwem i prywatnością danych oraz brak zaufania do dostawców energii (wg raportu międzynarodowej agencji energetycznej 4E Electronic Devices and Networks Annex).

Rozwój standardów Zigbee i Z-wave zmierza w kierunku inteligentniejszych protokołów
Dwa najważniejsze standardy dla smart home – Zigbee oraz Z-Wave – mają zwiększyć dostępność inteligentnych domów.
Zigbee i Z-Wave to dwa powszechnie stosowane na rynku inteligentnego domu standardy komunikacji bezprzewodowej. Oba mają przewagę nad najpopularniejszymi standardami bezprzewodowej komunikacji z Internetem, takimi jak Bluetooth i Wi-Fi. Jeśli porównać je ze sobą, każdy wykazuje swoje zalety. – W fazie tworzenia innowacji powstaje wiele opcji. Niestety, z czasem traci się zdolność do bezproblemowej współpracy między produktami – podkreśla Tobin Richardson, prezes Zigbee Alliance.
Aktualizacje standardów Zigbee i Z-Wave mają na celu ułatwienie i usprawnienie wykorzystania urządzeń inteligentnego domu. Standard Zigbee to kompleksowe rozwiązanie loT (Internetu Rzeczy) – począwszy od topologii siatki (mesh), na uniwersalnym języku skończywszy – umożliwiające współpracę inteligentnych urządzeń. Stosowany przez deweloperów standard Zigbee 3.0 oferuje użytkownikom i producentom wybór, elastyczność, a także pewność, że produkty i usługi będą ze sobą współpracować dzięki standaryzacji we wszystkich warstwach protokołu.

Podczas tegorocznych targów CES Zigbee Alliance zaprezentowało Dotdot – swój „uniwersalny język Internetu Rzeczy”. Standard ma na celu umożliwienie inteligentnym obiektom współpracę w oparciu o Zigbee, IP i inne sieci. Dotdot zostanie udostępniony publicznie w pierwszej połowie tego roku wraz z certyfikacją w sieciach Thread. Jak wyjaśnia Tobin Richardson, Dotdot ewoluował, koncentrując się na inteligentnym domu, inteligentnym budynku i niektórych segmentach przemysłu. Można się spodziewać, że będzie się nadal rozwijał i znajdował coraz szersze zastosowanie.
Przez najbliższy rok lub dwa lata skupimy uwagę na współpracy z innymi siostrzanymi organizacjami certyfikującymi i standardami, aby opracować wspólny język – zapowiada Tobin Richardson. – Uważamy, że Dotdot jest właściwym kierunkiem, ale celem tak naprawdę jest właśnie wspólny język.
Najnowsza aktualizacja Z-Wave 700 opracowana przez Silicon Labs – firmę, która nabyła technologię Z-Wave w 2018 r., także została zaprojektowana z myślą o przyszłym inteligentnym domu.
Głównym celem stworzenia Z-Wave 700 było uczynienie standardu bardziej zorientowanym na czujniki i stworzenie platformy dla producentów urządzeń inteligentnego domu – wyjaśnia Mitchell Klein, dyrektor wykonawczy Z-Wave Alliance. Platforma jest fizycznie mniejsza i jest zasilana z niewielkich baterii pastylkowych, co przekłada się na niewielkie rozmiary czujników. Ma także powiększony zasięg, znacznie dłuższy czas pracy baterii i procesor ARM. M. Klein wyjaśnia też, że jej zabezpieczenia zostały zaktualizowane już w poprzedniku Z-Wave 700, układzie Z-Wave 500. W celu zapewnienia najwyższego poziomu ochrony we wszystkich nowych produktach przedłożonych do certyfikacji po marcu 2017 r. zaimplementowano zabezpieczenia Z-Wave S2.

Obecnie na rynku jest dostępnych ok. 300 produktów Z-Wave obsługujących Z-Wave Security S2. Liczba urządzeń korzystających ze standardu Z-Wave rośnie i według Z-Wave Alliance obecnie na rynku jest dostępnych ponad 2600 certyfikowanych produktów oraz ponad 100 mln urządzeń inteligentnego domu opartych na Z-Wave. Większość producentów inteligentnych zamków, m.in. Yale, Kwikset, August Smart Lock i Danalock, wybrała ten standard.

Idealną sytuacją byłoby stworzenie uniwersalnych standardów dla produktów inteligentnego domu, ale jest mało prawdopodobne, by znaczący postęp w standaryzacji nastąpił wkrótce. Pojawiają się opinie, że w ukierunkowaniu rynku na określony standard mogą pomóc technologiczne decyzje podejmowane przez największych graczy, takich jak Amazon.
Amazon przeprowadził wiele rozmów nt. standardów, a jego Echo będzie miało hub Zigbee – mówi John E. Osborne II. Najnowsza wersja Amazon Echo Plus ma wbudowany hub sterowania inteligentnym domem, która obsługuje Wi-Fi, Bluetooth i Zigbee. W efekcie – zdaniem Johna E. Osborne’a – branża zaczyna skupiać się na którymś z tych trzech protokołów.

Wi-Fi 6 – szybsza i pewniejsza komunikacja dla produktów smart home
Wi-Fi jest jednym z najczęściej używanych standardów komunikacji bezprzewodowej, a wprowadzenie najnowszej wersji Wi-Fi 6 ma zwiększyć jego wykorzystanie w zastosowaniach inteligentnego domu.
Zapewnienie efektywnej wymiany danych, np. do odtwarzania obrazów w jakości 4K lub 8K, współpracy w warunkach wysokiego upakowania urządzeń podłączonych do sieci i ich wysokiej rozdzielczości, w pełni bezprzewodowych biur oraz Internetu Rzeczy (IoT) czy kompatybilności wstecznej to wyzwania stawiane przed Wi-Fi Alliance. Dlatego cieszy fakt, że na zatwierdzenie czeka nowy standard Wi-Fi 6, znany także jako 802.11ax, łączący swobodę i wysoką szybkość łączności bezprzewodowej sieci Gigabit Ethernet z niezawodnością oraz przewidywalność licencjonowanego pasma radiowego. Oparty został na standardzie IEEE 802.11ac, zapewniając dodatkowo wydajność, elastyczność i skalowalność, co w przypadku nowych i istniejących sieci oznacza wzrost prędkości oraz przepustowości (z myślą o aplikacjach nowej generacji).

Wi-Fi 6 wspiera nowe i powstające aplikacji w ramach tej samej infrastruktury sieci bezprzewodowej LAN (WLAN), przy jednoczesnym zapewnieniu wyższych standardów obsługi starszych aplikacji. Jak wskazuje Cees Links, dyrektor generalny Wireless Connectivity, ten scenariusz przygotowuje grunt pod nowe modele biznesowe i zwiększone wykorzystanie sieci Wi-Fi. Jedną z kluczowych funkcji Wi-Fi 6 jest TWT – Target Wake Time, czyli czas aktywności urządzenia docelowego. Ta funkcja znacznie poprawia żywotność baterii w urządzeniach Wi-Fi, zwiększając czas, przez jaki urządzenia pozostają w trybie uśpienia. W inteligentnym domu, w którym urządzenia są zawsze włączone i potrzebna jest lepsza efektywność energetyczna, Wi-Fi 6 zapewnia wydajniejsze i skuteczniejsze działanie.

Rosnąca rola Bluetooth
Bluetooth pozostaje popularnym standardem komunikacji bezprzewodowej dla urządzeń przeznaczonych do smart home. Oczekuje się, że zastosowanie urządzeń obsługujących tę technologię znacznie wzrośnie w najbliższych latach.
Rozwijany od 1994 r. Bluetooth z wersji na wersję staje się coraz lepszy, to znaczy pozwala na coraz więcej. Zwiększa się zasięg, rosną prędkości, poprawia się bezpieczeństwo transmisji danych. Niedawno pojawiła się jego nowa wersja – standard Bluetooth 5, która powstała jako rozwinięcie standardu BLE (BluetoothLow Energy). Od czasu premiery w 2016 r. i wprowadzenia technologii Bluetooth Mesh (współpraca urządzeń w celu zwiększenia zasięgu) wzrosła liczba urządzeń inteligentnego domu i IoT z obsługą Bluetooth. Oznacza to, że najwięcej zyskają na nim użytkownicy gadżetów i smartfonów oraz urządzeń IoT przeznaczonych do rozwiązań typu smart home. Według ABI Research w 2018 r. dostarczono 650 mln. urządzeń z rynku smart home obsługujących Bluetooth. Szacuje się, że do 2022 r. liczba ta przekroczy 1,1 miliarda.

Głównymi zaletami Bluetooth 5 są jego zdolność do działania na większej odległości i zwiększona prędkość. Na stronie organizacji Bluetooth SIG można znaleźć informację, że ma on czterokrotnie większy zasięg, dwa razy większą prędkość i osiem razy większą pojemność nadawania niż poprzednik. Niskie zapotrzebowanie energetyczne i poprawione bezpieczeństwo sprawiły, że jest popularnym wyborem dla urządzeń inteligentnego domu. A wprowadzenie Bluetooth Mesh otworzyło jeszcze więcej możliwości dla tych aplikacji. Umożliwiło komunikację urządzeń „wiele-do-wielu”, w przeciwieństwie do komunikacji „punkt-punkt”, co pozwala na stworzenie sieci urządzeń o dużej skali, idealnej dla rozwiązań IoT (np. automatyka budynkowa w zastosowaniach smart home).

Kevin Tate z Rigado uważa, że w niektórych przypadkach Bluetooth 5 może być atrakcyjną alternatywą dla Wi-Fi ze względu na dłuższą żywotność baterii i niższe koszty: Bluetooth zaczął wpychać się tam, gdzie kiedyś było Wi-Fi. Teraz widzimy, że Wi-Fi i Bluetooth współpracują ze sobą.
Nowy standard Bluetooth jest wstecznie kompatybilny z urządzeniami wykorzystującymi technologię w wersjach 4.2, 4.1 lub 4.0.

Istotną kwestią, o której rzadko się wspomina, jest to, że Bluetooth 5 nie cechuje się szybszymi transferami i większym zasięgiem, lecz szybszymi transferami lub większym zasięgiem (np. osiągnięcie maksymalnego zasięgu wymaga ograniczenia szybkości do 128 kb/s). Warto też zaznaczyć, że początkowo urządzenia łączą się w trybie 1 Mb/s i dopiero później mogą przełączyć się na 2 Mb/s.

Pojawiające się kolejne wersje standardów komunikacji bezprzewodowej pomiędzy produktami z obszaru smart home zachęcają do korzystania z rozwiązań inteligentnego domu. A do czasu pojawienia się uniwersalnego standardu (jeśli w ogóle to nastąpi), dostępne będą inteligentne centrale sterujące, takie jak Samsung SmartThings i Wink Hub, które umożliwiają użytkownikom dołączanie urządzeń opartych na wszystkich najpopularniejszych technologiach.

UDOSTĘPNIJ
Poprzedni artykułPolskie Smart City
Następny artykułUwaga na wakacyjne oszustwa